富水垃圾土地層頂管施工技術(shù)研究

王曉馳

摘要：針對近河道富水垃圾土地層復(fù)雜環(huán)境下，如何在現(xiàn)有設(shè)備和技術(shù)條件下通過有效的方法解決在施工中遇到的各類問題，保證頂管施工的安全、質(zhì)量、精度，提高城市管網(wǎng)施工的安全和經(jīng)濟性。

關(guān)鍵詞：富水垃圾土;泥水平衡法;頂管施工

一 概述

隨著城市生態(tài)環(huán)保建設(shè)的高速發(fā)展，頂管施工作為城市排污管網(wǎng)鋪設(shè)的主力軍，具有干擾小、安全、可靠、快速、環(huán)保等特點，已廣泛應(yīng)用于城市配套管網(wǎng)的施工中。我國各個城市的地形、地貌及地質(zhì)條件區(qū)域性差異較大，頂管工程遇到復(fù)雜地質(zhì)，施工中極易引發(fā)塌方、突涌水等災(zāi)害事故，而且頂管精度也無法保證。本文針對近河道富水垃圾土復(fù)雜地質(zhì)，研究泥水平衡法頂管施工的技術(shù)措施，具有重要的工程意義。

二 工程概況

某新建生活污水處理廠工程設(shè)計總規(guī)模為80000m3/d，其配套管網(wǎng)為DN1350-DN2200鋼筋混凝土管，其中5243m采用泥水平衡法進(jìn)行頂管施工。工作井及接收井設(shè)計均為逆作井施工，井壁、底板均采用C30混凝土，抗?jié)B等級P6，封底混凝土采用C25水下混凝土。污水管道采用“F”型鋼承口鋼筋混凝土Ⅲ級管材，管材執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)《頂進(jìn)施工法用鋼筋混凝土排水管》（JC/T640-2010）。

三 水文地質(zhì)條件

本工程位于廉江河兩岸，河面寬約30-40m，常年有河水自東向西方向流動，水深約2-3m;場地地下水類型主要為①填土層及松散巖類粉砂、中砂、礫砂、角礫層中的孔隙潛水（局部為承壓水）及②賦存于基巖風(fēng)化層節(jié)理裂隙及溶洞中的巖溶水二種類型。各含水層之間均具有水力聯(lián)系。

本工程地貌單元屬沖洪積準(zhǔn)平原地貌，部分位置分布有溶洞，存在地面塌陷可能。土巖層按其成因及工程特性主要如下：

①填土：灰黃色、深灰色、棕灰色，稍濕?濕，松散?稍密，成分以粘性土、砂粒及少量碎礫石為主，含有磚塊等建筑垃圾或生活垃圾（塑料袋等）。堆填時間約5年，未完成自重固結(jié)，均勻性及密實度差，厚度0.30?8. 20m。

②粉質(zhì)粘土：灰黃色、土灰色，飽和，可塑，局部為軟塑，粘性較好，粒級以粉粒、粘粒為主。均勻性一般，厚度0.20?7. 40m。

③粉砂：灰黃色、灰色，以稍密為主，部分位置為松散或中密，飽和。主要成分為石英，級配較差。局部相變?yōu)榇稚啊?/p>

④粉質(zhì)粘土：灰黃色、土灰色，飽和，可塑，粘性一般，粒級以粉粒、粘粒為主，局部粉粒含量高相變?yōu)榉弁?，均勻性差，厚?.70-2. 80m。

⑤石灰?guī)r殘積黏性土：灰黃色，濕-飽和，可塑為主，局部軟塑，粘性一般，粒級以粉粒、粘粒為主。局部含少量角礫。均勻性一般。

⑥全風(fēng)化石灰?guī)r：灰黃色，巖石風(fēng)化強烈，礦物己風(fēng)化成次生砂土礦物，僅外觀尚保留原巖結(jié)構(gòu)，巖芯手捏易散，浸水易軟化。屬極軟巖、極破碎，巖體基本質(zhì)量等級屬V級。

⑦強風(fēng)化石灰?guī)r：灰黃、灰褐色、黑灰色，散體狀-碎裂狀結(jié)構(gòu)，巖芯多呈砂土狀或半巖半土狀，巖石風(fēng)化較強烈，組織結(jié)構(gòu)大部分破壞，巖芯手折可斷，錘擊易碎，屬較軟巖、破碎-較破碎，巖體基本質(zhì)量等級屬V級。

⑧中風(fēng)化石灰?guī)r：灰色、淺灰色雜少許灰白色，隱晶-微晶結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，大部分地段巖芯較完整，呈塊狀或短柱狀、柱狀，局部為碎塊狀，質(zhì)地堅硬，巖體較破碎，巖體基本質(zhì)量等級為III～I(xiàn)V級，部分位置見有少量白色石英脈雜亂穿插。該層局部位置揭露到溶洞。

石灰?guī)r溶洞：部分溶洞內(nèi)為全填物，充填物為黃褐色、灰褐色、深灰色呈軟塑的粉土、松散狀的中砂等，局部溶洞內(nèi)無充填物。

四 施工技術(shù)措施

本工程位于廉江河兩岸，集中在城區(qū)鬧市區(qū)，路面平均寬度4米左右，管網(wǎng)埋深3～8米，一側(cè)緊鄰房屋，多為5-6層，均為天然地基;一側(cè)緊鄰廉江河堤，年久失修，頂管施工對其擾動較大。根據(jù)地勘資料揭示，在河堤兩側(cè)雜填土地段，垃圾較多（塑料、含鋼筋的建筑垃圾、木材等），頂管機在施工過程中遇到這些地下填埋物，頂進(jìn)過程極度困難，且垃圾回填段泥水不能保持平衡，極易造成地面塌陷及不均勻沉降，影響周邊建筑物安全;同時垃圾極易造成設(shè)備堵塞，導(dǎo)致采取對機頭位置明挖，人工清除垃圾的處理方案，既影響工期，對周圍建筑物也形成了安全隱患。另外由于頂管多位于半巖半土地質(zhì)中，且風(fēng)化巖分布不均，局部位置易形成孤石，頂管施工中極易發(fā)生頂管機偏移及抬頭現(xiàn)象，甚至造成管道的損壞。地下溶洞對頂管施工也存在較大風(fēng)險，同時存在發(fā)生涌水涌泥的安全風(fēng)險。針對以上存在種種問題，結(jié)合現(xiàn)場實踐，采取如下方案：

1.由于沿線地質(zhì)復(fù)雜，在頂管施工前，根據(jù)地勘資料，對地質(zhì)復(fù)雜地段進(jìn)行補勘，進(jìn)一步探明地質(zhì)情況，以便根據(jù)不同地質(zhì)采取不同技術(shù)方案。特別是溶洞地段，需加密探明溶洞形狀、大小，提前進(jìn)行注漿回填及止水。

2.在逆作井施工前先進(jìn)行高壓旋噴樁注漿止水;在頂管施工前，對沿線管道周邊的松散土質(zhì)、含有磚塊等建筑垃圾或生活垃圾（塑料袋等）的雜填土、半土半巖層進(jìn)行高壓旋噴樁注漿加固;為了對河堤及鄰近建筑物進(jìn)行保護(hù)，對地表變形敏感部位則采用袖閥管注漿。通過以上兩種注漿方案，改善土質(zhì)工程性能，提高地基承載力及穩(wěn)定性，既保證了頂管施工時，泥水可以保持平衡，也預(yù)防了地表沉降、塌陷，周邊建筑物沉降等，同時在半巖半土地段，通過注漿改善土體力學(xué)性能后，可以保證頂管不會發(fā)生偏移。

3. 頂管過程中，采用在管節(jié)四周注觸變泥漿，減少頂力。采用觸變泥漿頂管應(yīng)包括以下設(shè)備：泥漿封閉設(shè)備、注漿泵、輸漿干管、分漿罐及注漿孔等灌漿設(shè)備;拌和機及儲漿罐等調(diào)漿設(shè)備。使用混凝土管材時，應(yīng)在接口處襯墊麻辮，防止接口漏漿。灌漿前，應(yīng)通過注水檢查灌漿設(shè)備，確認(rèn)設(shè)備正常、無滲漏現(xiàn)象后方可灌注。灌漿應(yīng)按灌漿孔斷面位置的前后順序依次進(jìn)行，并應(yīng)與管道的頂進(jìn)同步。

4. 頂管進(jìn)出洞是整個施工過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，進(jìn)出洞成功等于整個頂管工程成功了一半。在進(jìn)出洞施工初期，由于頂管機正面土壓力遠(yuǎn)大于頂管機周邊的摩擦力和與導(dǎo)軌間的摩阻力的總和，因此極易產(chǎn)生頂管機反彈，引起頂管機前方土體不規(guī)則坍塌，使頂管機再次推進(jìn)時方向失控和向上爬高。為此，進(jìn)出洞口采用3排1000@1000×1000mm高壓旋噴樁注漿，注漿至巖面或井底一米以下，以此維持土體穩(wěn)定，保證頂管機進(jìn)出洞的精度。

五 結(jié)語

頂管施工技術(shù)雖然發(fā)展較為成熟，目前國內(nèi)已有多種頂管方法，隨著我國城市規(guī)模的發(fā)展，市政排水管網(wǎng)工程的施工規(guī)模也越來越大，施工難度也越來越高，對現(xiàn)場提出了更高的施工和管理要求。本文針對富水垃圾土地層頂管施工，經(jīng)過長期施工實踐，分析了施工中極易出現(xiàn)的問題，采取有效可行的技術(shù)措施，不僅保證了頂管施工的安全、質(zhì)量，同時極大程度減少了對現(xiàn)有路面及社會交通的影響。通過本文，無論從技術(shù)、社會效益、經(jīng)濟效益、保護(hù)環(huán)境等方面，作為非開挖技術(shù)的重要組成部分，特別是在特殊地質(zhì)下的頂管施工，其應(yīng)用價值都是無可比擬的。

參考文獻(xiàn)：

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